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互联骨干网互联与网络价值关系研究 摘要 在互联网的层次结构中，骨干网处于最顶层，骨干网之间的互联 互通在一定程度上影响着互联网产业的发展。 然而在骨干网的互联中，由于目前并没有统一的标准来衡量各网 络的价值，而不同的网络在网络规模或用户数等多个指标方面可能各 有一定的优势，这样一来每个骨干网在评价自身及其他网络的价值时 往往就采用对自己最为有利的标准，从而对骨干网之间的互联互通产 生了一定的障碍。 本文在忽略了其他因素的情况下，只考虑网络用户数对网络价值 的影响，在引入一个简单的模型后，对骨干网之间的互联、合并以及 网络连接被断开等几种情况进行分析，并得出了一些结论。 论文主要包括以下研究内容： 第一章，对互联骨干网中的相关问题进行阐述，对后续章节中所 研究的内容进行了简要的介绍。 第二章，我国互联骨干网发展现状。在这里主要对我国互联骨干 网的市场结构和互联方式进行了总结。 第三章，骨干网互联状态下的网络价值。首先我们引入了一个简 单的模型，在此基础上还分析了两个网络互联的情况以及在三个网络 中，其中两个网络采取合并的方式所带来的影响。 第四章，骨干网拒绝互联时的网络价值。本部分讨论了菜一骨干 网决定断开与某些网络的连接后可能出现的问题，详细分析了各骨干 网的网络价值函数不同时可能做出的决策。 第五章，对社会福利的影响。分析了互联、合并以及断开连接三 种情况下社会福利的变化。 第六章，对全文进行总结，并提出了一些论文中并没有考虑到的 问题，希望以后能够进一步深入研究。 关键词互联网骨干网互联互通网络价值 r e s e a r c ho n r e l a t i o n s h i p b e t w e e ni n t e r c o n n e e t i o n a n dn e t w o r kv a i u ei ni n t e r n e tb a c k b o n e a b s t r a c t i nt h eh i e r a r c h yo fi n t e r n e t ，i n t e m e tb a c k b o n ep r o v i d e r ( r a p ) i so nt h et o pl a y e r ， a n di n t e r c o r m e c t i o r lb e t w e e nd i f f e r e n ti b p sw i l la f f e c tt h ed e v e l o p m e n to f i n t e m e t i n d u s t r y h o w e v e r , i n 也ei n t e r c o r m e c t i o nb e t w e e n d i f f e r e n ti b p s ，t h e r ea r en os t a n d a r dt o e s t i m a t et h en e t w o r kv a l u e ，a n dd i f f e r e n ti b p sh a sd i f f e r e n ta d v a n t a g ei n d i f f e r e n t i n d e x e s t h e ne a c hi b p sw i l lc h o o s et h es t a n d a r dw h i c h c a l lb e n e f i ti t s e l fm o s t 1 1 1 i s v “i id oh a r mt ot h ei n t e r c o r m e c t i o nb e t w e e nd i f f e r e n ti b p s i g n o r i n go t h e rf a c t o r s ，t h i sp a p e r c o n s i d e r e dt h ei n f l u e n c eo f t h eu s e rn u m b e rt o t h en e t w o r kv a l u e w ei n t r o d u c eam o d e l t oa n a l y z et h ei n t e r c o n n e c t i o n ，m e r g e ra n d d i s c o n n e c t i o nb e t w e e nd i f f e r e n ti b p s a n dd r a wd o m e c o n c l u s i o n t h e p a p e r c o n s i s t so fs i xc h a p t e r s ： c h a p t e r1 ：w ei n t r o d u c es o m eb a c k g r o u n do f t h ei n t e r c o n n e c t i o nb e t w e e ni b p s ， a n d g i v ea b r i e fi n t r o d u c t i o no f t h e f o l l o w i n gc h a p t e r c h a p t e r2 ：i n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n t o f i b pi nc h i n a w es u m m a r i z et h em a r k e t s t r u c t u r ea n dt h ew a yo f i n t e r c o n n e c t i o ni ni b pm a r k e t c h a p t e r3 ：n e t w o r kv a l u ew h e n d i f f e r e n ti b p sa r ec o n n e c t e d f i r s tw ei n t r o d u c e as i m p l em o d e l ，t h e nw ea n a l y z et h en e t w o r kv a l u eo fb i l a t e r a li n t e r c o r m e c t i o nf o r t w oi b p sa n dd i s c u s st h ei n f l u e n c e o f m e r g e r o f s o m ei b p st ot h en e t w o r kv a l u e c h a p t e r4 ：n e t w o r kv m u e w h e ns o m ei b p sc h o o s cn o tt oi n t e r c o r m e c tw i t he a c h o t h e ri nt h i ss e c t i o n ，w ea n a l y z et h ep r o b l e m sw h i c hm a yo c c t l ra f t e rs o m ei b p s c h o o s en o tt oi n t e r c o n n e c t 谢也e a c ho t h e ra n dt h ed e c i s i o n sm a d eb y p sw h e n t h e y m e e td i f f e r e n tn e t w o r kv a l u ef u n c t i o n s c h a p t e r5 ：t h ei n f l u e n c et os o c i a lw e l f a r e w ea n a l y z et h ed i f f e r e n c eo fs o c i a l w e l f a r ew h e nt h en e t w o r k sa r ei n t e r c o n n e c t e d ；m e r g e ra n ds o m ei b p sc h o o s en o tt o i n t e r c o r m e c tw i t he a c ho t h e r c h a p t e r6 ：s u m m a r i z et h ep a p e r a n dr a i s e sq u e s t i o n sw h i c hc a n n o tb ea n a l y z e d e e p l y ；h o p et h a tw i l ls t u d y f u r t h e ri nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：i n t e m e t ，i b p ，i a e t w o r kv a l u e ，i n t e r c o n n e c t i o n 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书面使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：日期 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的蠼定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名 导师签名 日期 日期 互联骨干网互联与网络价值研究北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章概述 在一个网络产业中，新用户选择加入一个网络之前首先要看通过该网络他所 能连接到的用户总数，在感受不到网络之间差异( 如不考虑网内网外差别性定价 等) 的情况下，只要通过互联能够建立与更多的用户建立连接，那么即使部分用 户并不与之共处于同网络，该用户也认为他所能连接到所有用户会比在单一网 络中所能连接的用户数要多，从而获得的效用也就越大。同时用户也根据他与其 他用户互联时所感受到的质量来评价他所加入网络的质量。因此，通过与其他网 络进行连接，一个网络可以扩大它所自服务的范围，从丽提高它的服务质量，但 如果互联点的容量较低，那么其网内的用户所感受到的服务质量也会相对降低。 因此，一个网络在考虑与其他网络进行互联时要练合考虑用户数及互联点捅塞所 造成的影响。这类网络存在于很多行业当中，如能源、交通、银行、电信及互联 网产业。 在大多数的网络产业中，不同网络之间的互联互通通常受到管制。主要原因 就是管制机构为了防止较大的网络利用市场力压制较小的网络。互联网产业却是 这类产业中的一个例外，它从诞生之日起一直都是处于不受管制的状态，该产业 内的互联互也通常被认为是很自然的事情。成千上万的相互竞争的互联网服务提 供商( i s p ) 自愿将他们的网络互联起来形成商业互联网，而不需要政府管制。 人们常常认为或是争论说，是“市场力量”或“网络的正外部性”使得追求自身 利益最大化的骨干网运营商们在网络互联的基础上再相互进行竞争。然而，随着 该产业的不断发展，各骨干网之间的差异也逐渐显露出来，一些实力较强的骨干 网开始拒绝与部分网络进行对等直连转而要求他们购买自己的转接服务，使某些 网络成为他们的客户。在这里我们将通过引入一个模型来研究互联骨于网之间所 产生的互联问题。 首先我们来研究一个基本的问题：骨干网运营商为什么要使他们的网络与其 他运营商的网络进行互联? 关于这一点我们可以从单个用户的加入对总体网络 规模及网络价值的增加来得到答案。然而随着互联网的飞速发展，各大型骨干网 运营商在做互联互通决策时越来越考虑自身利益最大化的问题，良好的激励机制 可以促进网络的互联互通，然而从目前来看大部分人还没有很好的理解合适的激 励机制。为了促进互联骨干网产业的管制研究，希望在这里能够通过一些方法来 对这类问题做出一定解释。在本文中，我们引入了一个模型，通过它我们研究了 激励机制是如何起作用的，此外我们还分析了该模型所反映出来的意义。分析的 基础是从对典型的单一网络通过与其他网络进行互联所获得的价值的激励机制 中引申出来的。从狭义方面来说，本文的主要目的是为了解释互联骨干网的互联 互联骨干网互联与嘲络价值研究北京邮电大学顿士研究生学位论文 行为。而从更广的角度来看，目的是为了从单一网络的效用函数中来解释互联行 为的关键特征。 在c r 6 m e r , r e y , 和t i r o l e ( 2 0 0 0 ) 所建立的模型中，加入网络的用户都被看作 是新用户，而本文中的模型与它的不同地方在于，模型中假定所有的潜在用户都 已经成为了某网络的用户。此外，本模型中所得出的结论与k a t z 和s h a p i r o ( 1 9 8 5 ) 的观点也有所不同，他们认为新用户的加入会对网络的最终结构产生影 响。由于这些特征都是成长期网络的特征，因此本文关注的重点在于成熟型的网 络。雨互联网就已经相对比较成熟了，在成熟阶段，网络之间的互联也就必然伴 随着转接成本的产生。由于成熟期的互联网已经对用户产生了锁定效应，因此对 于某一单一网络的决策行为来说，用户的期望已经变得不是那么重要了。在成熟 期，互联骨干网运营商们首先要面临的问题就是决定是否互联以及选择合适的互 联资费。 互联网是由许多独立的、不受管制的网络所组成的集合。每个互联网提供商 都可以独立存在，并单独向各自的用户提供服务。虽然没有受到管制政策的影响， 但在互联网发展初期，大部分的骨干网提供商都自发地通过私有对等互联以及公 共互联点进行直连，在这种情况下，某网络的用户就可以通过这种方式与其他 网络中更多的用户建立连接，从而提高所获得的效用。然而由于各骨干网运营商 对骨干网市场力评价标准并不尽相同，因此在对自身及其他骨干网市场力进行评 估时与其他网络的结果可能会产生差异。因此，是否进行连接以及以何种方式进 行连接就成了一个需要讨论的问题。 在互联骨干网市场中，由于大型网络之间市场份额相差较小，他们也能够相 互达成协议，从而实现互不结算的对等直连，但他们认为较小的网络应该被看作 他们的用户，应该向他们收取费用并向他们提供转接服务。这样不同网络之间就 由于网络规模的不同而产生了互联定价不对称的现象。本文引入了一个模型，在 不考虑成本差异的情况下解释了这种定价的不对称性。 为了理解这种骨干网之间的互联动机，我们首先来看一下骨干网是如何实现 盈利的。一个骨干网的价值就是其所有用户的所感受到的价值之和。互联中基本 的影响因素是每个骨干网通过与其他骨干网互联后所增加的价值。当一个骨干网 通过互联而获得比其他骨干网更多的收益后，其他网络就会希望通过谈判的方式 来共同分享通过互联所增加的消费者剩余，也就是通过互联而获得价值更高的骨 干网需要向其他的骨干网支付一定的费用作为补偿。 我们还特别分析了两个规模不同的骨干网在双边互联时的各自的收益状况， 由于新用户加入不同的网络所带来的边际收益并不相同，因此骨干网的总收益也 随之发生变化。一般来说，当消费者感觉到新加入的用户所带来的边际效用逐渐 互联骨干嗣互联与翻络价值研究北京邮电大学硕士研究生学位论文 降低时，较小骨干网从互联中获得的收益比较大骨干网要多1 。在这种情况下， 较大的骨干网则会要求较小的网络支付互联费用。c h i p t y 和s n y d e r ( 1 9 9 9 ) 提出了 一个更为简单的单向版本，并将其应用于一个供应商面对多个需求者的情况中。 然而在互联骨干网市场中，由于大多数的骨干网都互为供应商，并且模型中网络 的行为都是由单个的价值函数来决定的。 相反，当消费者感觉新用户的加入会带来边际效用增加时，较大的骨干网从 互联中所获得的收益则要大于与之互联的较小的网络。这种情况下，我们认为较 大的骨干网应该向较小的网络支付互联的费用。 一开始我们关注的焦点是骨干网在威胁拒绝互联但最终仍然同意进行互联 互通的情况。一般说来，实现完全的互联豆通是一个最优的结果，因为社会总福 利在这种情况下通常是达到最大值。然而在现实中还是有某些网络拒绝与部分网 络进行互联的情况发生。 拒绝互联的情况通常有两种：第一种是较大的骨干网希望在保持网络总规模 的情况下吸引一些新成员加入。第二种情况则有点令人吃惊：当某些较小骨干网 的部分成员退出而使总网络规模和社会总福利同时下降，这是因为在某些较小网 络退出之后，较大网络相对于剩下的其他网络的议价能力得到了加强。 本文的模型是以互联所带来的价值为基础的。从单一网络的激励因素角度论 证了合并是如何对双边互联产生影响的，并同时考虑了网络合并以及某一个骨干 网拒绝与其他网络互联两种情况对社会福利所产生的影响。 m i l g r o m ，m i t c h e l l ，和s r i a g e s h ( i 9 9 9 ) 中解释了这一问题。 互联骨干弼互联与刷络价值研究北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章我国互联骨干网发展现状 1 9 9 4 年4 月2 0 曰，中国教育与科研示范网络( n c f c ) 与美国n s f n e t 实 现直接联网，标志着中国互联网的诞生。1 9 9 5 年原中国电信开始向社会提供互 联网接入服务。1 9 9 6 年中国公共计算机互联网全国网络建成并开通。1 9 9 7 年全 国实现了公用计算机网( c h i n a n e t ) 、教育网( c e t n e t ) 、科技网( c s t n e t ) 和金桥网( c h i n a g b n ) 四大互联网骨干网的互联互通，初步形成了中国的网 络互联结构。之后，国务院有关部门先后增批了多家骨干网运营单位，各自运营 带有独立自治区域的互联网骨干网络。 不过，在经历了2 0 世纪9 0 年代束期的一系列电信企业改革和重组之后，目 前市场上主要有9 家互联网骨干网，分别是中国公用计算机互联网 ( c h i n a n e t ) 、中国科技网( c s t n e l ) 、中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) 、 中国联通互联网( u n i n e t ) 、中国网通公用互联网( c n c n e t ) 、中国移动互联 网( c m n e t ) 、中国国际经济贸易互联网( c i e t n e t ) 、中国长城互联网 ( c g 、7 沁旧t ) 和中国卫星集团互联网( c s n e t ) ：其中非营利单位有三家：中国 科技网、中国教育和科研计算机网、中国国际经济贸易互联网。 2 1 我国互联骨干网互联方式现状 国家级互联网骨干网交换中心( n a p ) 建立以前，国内互联网网间互联互通 通常采用两网之间的直联方式，但是两网之间的直联带宽十分有限( 均不超过 1 5 5 m ) 。为了解决国内网间互联带宽不足的问题，信息产业部决定建立国家级互 联网骨干网交换中心( n a p ) ，地点为现在网络资源相对集中的北京、上海和广 州。2 0 0 0 年3 月3 0 日，北京交换中心开通运行，当时的互联网骨干网全部接入， 接入带宽为8 m - 1 5 5 m 。2 0 0 1 年底，上海和广州交换中心开通运行。 信息产业部对全国互联网交换中心进行统一规划和管理。为此，信息产业部 电信管理局已经颁布了关于互联网骨干网互联扩容有关问题的通知。该通知 要求：2 0 0 4 年5 月1 目前，中国网通运营的“宽带中国互联网( c h i n a l 6 9 ) ”在 北京互联网交换中心的接入带宽( 主用) 应扩宽至2 g ，中国电信运营的“中国宽 带互联网j ( c h i n a n e t ) ”在上海、广州互联网交换中心的接入带宽( 主用) 应分别 扩容至2 g 。2 0 0 4 年8 月1 日前，c h i n a n e t 应接入北京互联网交换中心， c h i n a l 6 9 应接入上海、广州互联网交换中心，接八带宽( 主用) 均不少于2 g 。 目前，我国互联网骨干网网间主要通过n a p 点联接方式和直联两种方式进 行互联互通： 4 互联骨干网互联与例络价值研究 北京邮电大学硕士研究生学位论文 一、通过公共n a p 点进行互联互通 目前，我国设有北京、上海和广州三个国家级互联网骨干网交换中心( n a p ) ， 并且信息产业部规定了经营性的网络必需全部接入所有国家级交换中心，而非经 营性网络可以选择一个或多个国家级交换中心。截止到2 0 0 4 年5 月各骨干网在 n a p 点的具体联接情况见图1 。 图1 中国n a p 点互联带宽图 二、通过对等直联方式互联 随着我国互联网事业的迅速发展，n a p 点的流量负担日益加重，从而造成了 网络的阻塞和信息的延迟。为了提供高质量的服务以满足用户的需求，一些互联 网骨干网运营商期望与其它骨干网进行直联。截止到2 0 0 4 年5 月各互联骨干网 之间直联的情况如表1 所示。 互联骨干嘲互联与嘲络价值研究 北京i l 琊电太学硕士研究生学也论文 表l ：我国各骨干网私有对等直联带宽情况2 电信网通联通移动教育经贸科技长城 卫通 电信 2 3 3 8 62 0 0 03 1 01 4 6 51 01 5 501 5 5 网通 2 3 3 8 6 2 0 0 04 6 59 l o41 5 51 5 5o 联通 2 0 0 02 0 0 0 01 0 0 0 o o00 移动 3 1 04 6 5o o0o0o 教育网 1 4 6 59 1 01 0 0 0o o1 0 0 01 0 00 经贸网 1 04000 0o0 科技网 1 5 51 5 50o1 0 0 0o o0 长城网 01 5 5o01 0 000 0 卫通 l s 5ooo0 0 oe 总计 2 7 3 7 12 5 2 8 05 0 0 07 7 54 4 9 51 41 3 l o2 5 51 5 5 2 2 我国互联骨干网市场结构现状 我国九家互联网骨干网中，对我国最为重要的是中国公用计算机互联网 ( c h i n a n e t ) 、中国联通互联网( i n i n e t ) 、中国网通公用互联网( c n c n e t ) 、 中国移动互联网( c m n e t ) 和中国教育和科研计算机网( c e 鼢m t ) 等几家骨 干网。 从几家主要的互联网单位网络状况的概述( 见附2 ) 中，可以看出中国公用 计算机互联网( c i q i n a n e t ) 在国内具有明显的优势，主要体现为： 一、网络规模的优势 首先，在覆盖范围上，中国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) 除了覆盖了全 国所有的直辖市和省会城市之外，还在南方2 1 个省( 市、自治区) 建立了各自 的省网，同时也积极地启动了北方十省市骨干网宽带互联网补网工程建设项目， 使得拆分后的中国公用计算机互联网( c h n a n e t ) 能在这一方面继续保持着 领先的优势； 其次，在网络带宽上，不论是国内骨干网的带宽，还是国际出入口的带宽， 2 以上数据来自中国互联旧络信息中心 互联骨干网互联与网络价值研究 北京邮电大学颂- j ：聊f 究生学位论文 中国公用计算计互联网( c h i n a n e t ) 同样也具有绝对的优势，其中骨干网总 带宽己达到近4 0 0 g ，国际出入口带宽达到了1 6 5 g ，占全国国际出入口总带宽 的三分之二弱一点。( 详见表2 ) 在原有优势的基础上，中国电信于2 0 0 3 年l o 月启动了互联网骨干网第五期扩容项目，使得整个网络都将广泛使用上 1 0 g b p s l p o v e r d w d m 技术，其中部分省级出口带宽将达到3 1 0 g b p s ，从而进 步巩固了在网络带宽上的优势。 互联骨干网运营商及其骨干网国际出入口带宽占我国因际出入口 ( m )总带宽的比例 中国电信集团一一中国公用计算机互联网 1 6 5 0 06 0 6 ( c h i n a n e t ) 中国网宽带中国网( c h i n a l 6 9 ) 4 4 7 58 0 6 72 9 ，6 通集团中国网通公用互联网 3 5 9 2 ( c n c n e t ) 中国联通中国联通互联网( u n i n e t ) 1 4 9 05 t 5 中国移动中国移动互联网( c m n e t ) 5 5 52 0 中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) 4 4 71 6 中国科技网( c s t n e t ) 1 5 50 6 中国国际经济贸易互联网( c i e t n e t ) 20 0 0 7 表2 各互联网骨干网的国际出入口带宽3 另外，从一个间接反映网络规模的数据i p v 4 地址数量来看，也会发现中 国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) 在网络规模上的优势。2 0 0 4 年7 月，全国 i p v 4 地址数总量为5 0 0 0 万个( 大陆地区) ，而中国公用计算机互联网 ( c h i n a n e t ) 就占据了其中的三分之一强点，为1 8 0 0 万个，中国网通为1 0 0 0 万个。与其他几个网络相比，中国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) 在绝对数 量上也远远超过它们，几乎是中国教育和科研网的2 倍，是中国联通互联网的7 倍，是中国移动互联网的7 5 倍。 二、信息资源的优势 互联网信息资源主要来源于两个方面：一是各种类型的网站，二是众多的终 端用户。目前，中国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) 在这两个方面都占有绝 对优势。在终端用户数量上，仅宽带用户，在2 0 0 4 年5 月1 6 日就已经达到了 1 0 0 0 万户，远远多于其他几家互联网单位。而在网络信息资源方面上，它依靠 自身网络规模的优势吸引到的信源数量占到全国总数的近一半。 根据信息经济学中网络的正反馈原理，随着互联网业务在我国的进一步普 及，中国公用计算机网( c h i n a n e t ) 有望吸引到更多的i s p 、i c p 以及终端客 户，从而继续保持在信息资源上的优势。 三、网络性能的优势 3 以上数据来源于c n n i c 公布的中国互联网络带宽调查报告 7 互哄骨干网互联与网络价值研究 北京邮电大学硕士研究生学位论文 技术相近的条件下，网络性能很大程度上取决于网络的结构。目前大部分骨 干网虽然都采用了两层结构，但是节点数量和电路链路数目制约着网络的结构和 性能。所以中国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) 网络性能优势体现在以下两 个方面：1 ) 网络节点数量具有绝对优势。国内大部分骨干网一般都只有4 个左 右的核心节点，并且汇接层的节点通常都设立在各省会城市，而中国公用计算机 互联网( c h i n a n e t ) 在核心层设有北京、上海等8 个核心节点；在汇接层设 立了5 8 个节点，除覆盖全国所有的直辖市和各省省会之外，还覆盏了珠江三角 洲这样的经济发达地区。这种节点数目上的优势可以为网络提供更多的路由组 合，进而也为两点问的传输提供了更多可以选择的迂回路由，保证了传输的通畅； 2 ) 中国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) 在绝大部分省份都建有两个骨干网汇 接点( 包括同城的两个节点) ，它们用双链路与核心节点或其他汇接节点联接， 这样有利于优化和调整路由收敛速度，使得网络自愈能力得到进步加强，从而 提高了网络的稳定性。 从以上网络规模、信息资源和网络性能三个层面来看，结合国外互联网等级 制的特点，我国互联网应分为三个层次( 具体分层指标来可以从国外的对等直联 政策得到启示) ；i b p ( 简称为i b p ；i n t e r n e t b a c k b o n e p r o v i d e r ) 对应上面的国家 i s p ，如中国网通、中国移动等；i s p ，对应上面的区域性和本地i s p 如2 6 3 ；用 户。对于互联网骨干网运营商实际上分为两个层次： ( 1 ) 中国电信集团( 经营中国公用计算机互联网( c h i n a n e t ) ) 、中国网通 集团( 经营宽带中国c h i n a l 6 9 网和中国网通公用互联网( c n c n e t ) ) 和中国 教育和科研计算机网( c e r n e t ) 这三家运营商作为第一层次。其它的互联网骨 干网在网络规模、用户数量、国际出入口带宽等方面与它们相比均有明显的差距。 其中中国电信集团公司的中国公用计算机网优势又更加突出。这两家运营商对外 仍向美国的顶级互联网骨干网运营商购买转接服务，与其它i s p 根据实际情况选 择不同的互联互通方式。对内主要向其它的i s p 出售转接服务。 ( 2 ) 网内的其它互联网骨干网运营商为第二层次，即中国联通互联网、中 国移动互联网、中国卫星集团互联网、铁通互联网、中国科技网、中国国际经济 贸易互联网、中国长城互联网的各运营商。它们对外要向美国的项级互联网骨干 网运营商购买转接服务。对内需要向第一层次的运营商一中国电信集匝和中国网 通集团进行非对等直联方式的联接，同时对其它i s p 根据实际情况选择不同的互 联互通方式。 总体来看，我国互联网骨干网当前已经形成了一定的层级制结构，在同层之 间可以采用对等直联的方式，其结算方式可以采用互不结算，而在不同层之间采 用了非对等直联的方式，其结算方式可以采用单边结算或双边结算，具体采用何 互联骨干列互哦与网络价值研究 北京邮电大学硕= e 研究生学位论文 种结算方式主要由企业之间自行协商决定。 然而在具体的互联谈判中，由于目前并没有统一的标准来衡量各网络的价 值，而不同的网络在网络规模、用户数或流量等多个指标方面可能各有一定的优 势，这样一来每个骨干网在评价自身及其他网络的价值时往往就采用对自己最为 有利的标准。在不受管制的情况下，从总体上来看具有一定优势的骨干网可能会 强迫处于劣势地位的网络在接受自己所提出的条件的情况下进行互联，尤其是在 我国目前这种各网络之间差异较大时。处于劣势的骨干网在发展上可能就会受到 一定的压制。这对于整个骨干网的市场竞争和社会福利都是不利的。 下面我们将从简单问题入手，首先只考虑用户数对互联中的各骨干网价值产 生的影响，并从互联、网络的合并以及网络连接的断开几个方面来进行详细的分 析。 互联骨干两互联与网络价值研究北京邮电太学硕士研究生学位论文 3 1 模型 第三章骨干网互联状态下的网络价值 本模型是以建立在互联会对网络价值产生影响的基础之上，考虑了双边互联 给各骨于网所带来的网络价值的变化，同时还研究了这些网络价值是如何随着骨 干网规模不对称的程度变化丽变化的。在这里我们首先假设两个骨干网向对方发 送的信息量是完全相同的4 。这样我们就可以排除由于网内网外流量的不对称性 对网络价值所产生的影响，从而可以分析出不同的网络规模对网络价值所产生的 影响。 在该模型中，我们没有考虑管制者强制骨干网必须进行互联互通，或者为他 们之间的互联互通规定一些要求。特别是没有要求互联双方的结算费用必须对 称。这与其他部分学者的研究并不太一样，如a r m s t r o n g ( 1 9 9 8 ) 和l a f f o n t ，m a r c u s r e y 以及t i r o l e ( 2 0 0 1 ) 都认为接入费就应该保持一致。我们认为两个骨干网在互 相向对方发送相同流量的数据时，彼此之间不应该进行结算。在通常情况下，如 果没有管制政策的存在，我们没有理由相信这种约束会起作用。因此将研究范围 放宽到非对称性网络才具有一定的意义，这样不但可以得出一些有用的结论，还 可以同时分析出非对称骨干网的互联动机。 当一个骨干网与另一个骨干网进行互联之后，其中任何一个骨干网都可以在 出现互联流量的情况下要求另一方进行互联结算，这就是互联结算费用的由来5 。 在市场经济中不受管制的情况下，骨干网双方所达成的协议仅仅对他们双方有 效，并且被看作是独立的企业行为。每个骨干网有权选择是否与其他网络进行互 联。只要该骨干网认为互联能够给其用户创造更大的价值并为其自身带来更大的 收益，那么它就会同意互联。 在本模型中，我们给定在一个用户数为n 的骨干网中，新用户的加入能够获 得的价值为v ( ) 的效用。v ( n 1 二阶连续可导。通常情况下，随着网络规模的增 加，骨干网中用户的效用也不断增加。即v ( n ) 06 。网络效应越强，v ( n ) 的值 4 在以往的互联网通信当中由于嗣结上大量的信息都是用户与i s p 之间的通信，因此信息量可能存在一 定的不对称，但随着技术的不断进步，视频会议以及个人之间的相互通信量也越来越大再加上e m a i l 等 传统的交互式的业务的影响，不同网络之间的双向流量差异可能不是太大。 5 目前国际上有学者提出7 这种以净流量差为标准的互联互通结算办法，他们建议两个网络以出入网络的 净流量为基础确定一个结算费率然后根据双方的净流量来确定结算费用的多少。 6 我们还可以将v n 定义为v n ) = “i n i c i 门i 其中“( n i 指的是网络规模为n 时该网络给用户带 来的价值而c l n l 指的是网络上拥有更多用户时可能由于拥塞的增加所带来的成本。一般情况下，v l n ) 可能大于0 也可能小于o ，返取决于拥察成本是否超过了网络容量所带来的收益。 联骨干网互联与喇络价值研究北京m 仨电大学硕士研究生学位论文 也就越大。令骨干网i 拥有的用户数为n ，那么在不与其他骨干网进行互联的情 况下，该骨干网的总价值可以看作是所有单个用户价值之和，也即一v ( n ，) 。在所 有f 个骨干网全部互联之后，我们假设共有n 个用户，其中 = ：吩 如果所有的骨干网都建立了双向互联，那么任何一个用户就可以从与其他 n 1 个用户的互联中获得更大的收益。因此一个用户加入一个骨干网的最大效用 为v f 托1 。最低的效用为0 。只有一个用户的网络也无法为其用户带来效用，即 v ( 1 ) = o a 此外，我们还假设每一个用户都是并且只是一个网络的用户，由于退网成本 e 和入网成本s 的存在，那么用户在转网时便存在一个转网成本s 1 。为了简化 计算，我们假设转移成本s 满足以下条件：s = 疋+ s j v ( j ) ，而且s ， 氇，在这种情况下，如果v ( ) 0 ，那么对于打 0 来说，有： 1 ) 当v ”( ，z ) 0 时，网络i 比网络，从互联中获得更大的价值； 2 ) 当v “( 月) _ v ( 一，+ q ) 一_ v ( _ ) 9 有研究表明骨干网确实是在以“纳什谈判解”一致的方法在运作例如大型骨干网在互联过程中互联 的物理成本是由双方均摊的。 1 2 互联骨干网互联与网络价值研究北京邮电大学硕：匕研究生学位论文 根据函数下凹的程度，我们可以得到价值函数是位于连接点( _ ，v ( 吩) ) 和 ( ，矿( ) ) 的直线之上的。特别是在点_ 处时，v ( _ ) 是位于该直接之上，也即： v ( _ ) ( ) ( 3 ) 对于_ ( 一，) ，工( _ ) 为点( r ，v ( - ) ) 与点( ，矿( ) ) 的线性组合在点n ，时 的值。线性组合( _ ) 的数学表示为： ( _ ) = 州：巫丛等丛趔 将方程( 4 ) 代入方程( 3 ) 中，得： 。( _ ) 尘世掣 整理得 n l v ( n ，+ nj ) 一n j v ( n f ) n j v ( n + f ) 一n j v ( n t ) 即k 。 2 ) 除了价值函数为凸函数之外，其余各方面都与1 ) 中是一致的，因此我们 可以很容得得出矿 f 。 在条件( 1 ) 的情况下，网络互联与否对于任何一个骨干网来说并不存在差 别，因此也就没有哪个骨干网从互联中获得的收益要大于另一方。 “纳什谈判解”中提到，当不存在价值差异时，互联双方就可能都不会对期 望进行互联结算。这种结果与互联网服务提供商( i s p ) 默认的行为是一致的， 类似规模的骨干网之间在互联的情况下通常不进行结算。 当两个骨干网在用户数方面存在差异时，互联后价值之间的差异与函数v f ”1 密切相关，就像结论1 中( 2 ) 和( 3 ) 中所给出的那样。首先考虑两个骨干网所 处的情形，两者用户数不同，但是我们假设用户的价值函数是线性的。 当v f n l 为线性函数时，互联所带来的价值就会相应地对称一些，即使在两个 规模不相同的骨干网之间也是如此，这一点我们可以从结论1 的第( 2 ) 条中就 可以看出。由于网络价值是直接与两个骨干网的大小相关的，因此相对于较大网 络的用户而言，较小骨干网的用户会更加看重互联所带来的价值增加。然而，价 值差异正好可以由每个骨于网用户数之间的差异来弥补。这样一来，互联后的网 络价值便相同。 在相反的情况下，当用户价值函数为非线性时，我们可以看到，较大和较小 互联骨干嘲互联与惘络价值研究北京邮电大学硕士研究生学位论文 的网络从互联中获得的收益会存在一定的差异。这取决于网络价值函数的凹凸 性，较大的骨干网在某些时候会比较小的骨干网更看重互联，但大多数的情况下 较小的骨干网更希望与较大的网络实现完全的互联互通。 为了让大家对结论l 的第( 3 ) 条中的第2 ) 项凹性结论有一种直观的感受， 我们来看图2 。我们已知n 位于n ，和n 之间。此外，个人网络的价值曲线位于连 接点( r ，v ( r ) ) 与点( n ，y ( ) ) 的连线之上。因此，在点，价值v ( ”) 比这两点 连线上的值要大。 m啦+ 呵 图2 ：网络价值函数为凹函数的情况 首先我们来考虑一下网络价值函数为线性情况下简单的例子。即函数为连接 点，v ( ) ) 与点( n ，矿( ) ) 的直线。如结论l 中第( 2 ) 条中所指出的那样，骨 干网i 与骨干网_ ，通过互联获得的收益相同。由于骨干网i 通过互联所增加的价 值为面积a + b + c ，骨干网，通过互联所增加的价值为面积a + b + d + e ，由此 我们可以得到c = d + e 。 接下来我们再考虑一下图2 所示的网络价值函数为凹函数的情况。在线性情 况下，骨干网，通过互联所增加的价值为a + d ，对于骨干网i 来说也是如此，即 a + b + c 。由于b + c d ，那么骨干网i 通过互联所增加的价值就比骨干网，要大 一些。在线性的情况下，c 指的是骨干网f 在互联后额外增加的价值，而a 和b 则是骨干网i 与骨干网共同增加的，d + e 则代表的是骨干网，在互联后额外增 加的价值。在网络价值函数变为凹函数之后，较小骨干网f 通过互联而单独增加 的价值上升了，而骨干网，单独增加的价值则降低了。 当用户网络价值函数中的网络规模边际收益逐渐下降时，较小骨干网从互联 中获得的收益会比较大网络要多。当超出“纳什谈判解”时，较大骨干网则会向 较小的网络收取互联费。在图2 中，支付的数目为( b + c - d ) 2 。与之相反，当 互联骨干鹦互联与嘲络价值研究托京邮电大学硕士研究生学位论文 网络规模的边际回报增加时，较大骨干网从互联中获得的收益会比较小网络要 多。这样，较小的骨干网就会像较大的网络收取互联费。 这样的结论可以延伸到两个以上骨干网的情况。要得到这样的结果，我们需 要做一个假设：在忽略了当前的一些合同等情况下，每个骨干嘲的规模是默认不 变的。在本模型中，我们假设两个骨干网同时开始互联谈判，并且各自的最终网 络规模预